JP2665008B2

JP2665008B2 - 連続真空蒸着装置

Info

Publication number: JP2665008B2
Application number: JP1314187A
Authority: JP
Inventors: 俊夫田口; 羊二鈴木; 進神川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH03177571A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、紙，プラスチックフィルム等の基板に金属
或いは非金属を連読して蒸着する連続真空蒸着装置に関
する。

＜従来の技術＞従来、紙，プラスチックフィルム等の基板に金属ない
し非金属を蒸着する薄膜形成方法は、予めコイル状に巻
いた基板を真空容器内に装填し、真空容器を充分排気し
た後基板を走行させ、蒸着させるバッチ方式が一般的で
あり、大気中から基板を連続して蒸着室内に搬送すると
ともに蒸着室前後に圧力勾配を発生させ大気側と高真空
室とをシールする差動排気システム自体の考え方は公知
であるものの完全な連続蒸着装置としての実用化は未だ
達成されていないのが現状である。このバッチ式従来例
と差動排気システムを第11図、第12図を参照して説明す
る。第11図に示すように蒸着室２内において、コイル状
に巻付けられた基板１は巻出リール６から引き出されて
複数のデフレクタロール３、冷却ロール４に巻掛けられ
た後、巻取リール５に巻き取られるようになっている。
基板１の走行は、蒸着室２が排気ポンプユニット29によ
り所定の真空度に達した後に開始され、冷却ロール４上
で蒸着装置７により基板１に蒸着をしつつ蒸着による温
度上昇を減ずるように走行が続行される。蒸着装置７は
冷却ロール４の下方において、基板１に対して幅方向に
一定間隔をおいて蒸着材８を収納する収納容器９を複数
配置すると共にこの収納容器９の加熱装置10を設けて構
成され、蒸着材８を基板１に向けて蒸発させるものであ
る。この時、蒸発した蒸着材８は直上のみならず斜め方
向にもにも広がって飛ぶため、基板１から外れて冷却ロ
ール４自体に付着しないように基板１の両端部と隙間を
有し且つ両端部とオーバーラップする位置にエッジマス
ク11が設置されている。

このため、蒸着作業は一コイル毎基板の幅に合わせて
収納容器９の数、エッジマスク11の位置を事前に手動で
設定し、真空引き、加熱、走行、蒸着、大気開放を繰り
返すバッチ作業となっている。

第12図は、基板１を大気中から連続して真空中に供給
するための差動排気システムを、第11図の蒸着室前後に
付加した状態を示したものであり、既に公知である（シ
ラー著、真空蒸着）。同図に示すように、基板１を蒸着
室２に導く部分に複数のシールロール15a,15b,15c,15d,
15eを配置してそれぞれ圧力室12a,12b,12c,12dを形成す
ることにより入側シール装置12を構成している。更に、
蒸着室２から基板１を排出する部分に複数のシールロー
ル16a,16b,16c,16d,16eを配置してそれぞれ圧力室13a,1
3b,13c,13dを形成することにより出側シール装置13を構
成している。入側シール装置12,出側シール装置13の各
圧力室12a〜12d,13a〜13dはそれぞれ排気ポンプユニッ
ト29に接続されており、大気中から真空中までの圧力勾
配を発生させることにより、蒸着室２を所定の真空度に
維持するようにしている。

しかし、上記従来の技術では、次のような問題点があ
る。

先ず、大気側から高真空側へ圧力勾配を発生させるた
めの排気量が膨大となり、排気ポンプ系が非常に大きく
なる。

次に、圧力室を基板が通過する際、圧力室間の隙間か
ら流れ込む気流により基板がバタつき傷や破損の原因と
なっている。

また、蒸着材が収納容器から蒸発し広がって飛んでゆ
くために、基板上に蒸着されるだけでなく、エッジマス
ク等にトラップする。

更に、蒸着材を複数の収納容器を収納して蒸発させる
ので、隣接する二つの収納容器から上方へ広がった蒸気
が相互にオーバーラップして蒸着膜となり、このため蒸
着膜の膜厚分布を幅方向に均一とするためには、それぞ
れの収納容器の蒸着材温度を個別にコントロールしなけ
ればならず、熟練を必要としていた。

そこで、本発明者等は、上記〜までの問題点を解
決する連続真空蒸着装置を既に開発している（特願昭63
−99038号）。その、装置の概略を第13図、第14図に示
す。両図に示すように、その装置では入側シール装置と
出側シール装置を一体化することにより、シールロール
を減少させて排気量を減少させるようにしたものであ
る。即ち、蒸着室２に対して、３本１組のシールロール
115a,115b,115c,115dによって仕切られる複数の圧力室1
16a,116b,16c,116dを連続的に設け、３本１組のシール
ロール115a〜115dの２か所のロール間隙間の内の一方
に、大気中から蒸着室２へ導かれる基板１を通板させる
と共にその他方に蒸着室２から大気中へ排出される基板
１を通板させるようにしている。各圧力室16a〜116dに
は、それぞれデフレクタロール117a,117b,117c,117dを
設けて基板１を巻き付けることにより、基板１のバタつ
きを抑えている。従って、このような構成のシール装置
14を設けることにより、上記の問題点を解決できる
ことになる。

さらに、第14図に示すように冷却ロール４と蒸着材収
納容器９との間に、この収納容器９から蒸発する蒸気を
囲むようにチャンネル17を設けている。このチャンネル
17は、冷却ロール４、蒸着材収納容器９と接触せず、そ
の間に隙間が設けられている。また、このチャンネル17
は、二重構造となっており、蒸気と接するその内側は蒸
着材融点以上に保持される保熱層であり、その外側は断
熱層となっている。このため、基板１に蒸着する量以外
の蒸着材は、このチャンネル17に捕獲され、液体となっ
て、収納容器９に還流することとなり、蒸着材の歩留り
が改善されることになる。

また、エッジマスク11を基板１の幅方向に移動自在と
することにより、基板１の幅に応じて相対的に移動させ
て基板１とエッジマスク11とのオーバーラップが常に一
定の微少量となるように制御している。

しかも、蒸着材収納容器９を基板幅方向に対して一体
として長尺な容器としたため、蒸着面が幅方向に連続
し、基板への蒸着膜厚分布が均一となる。従って、この
ような第14図の構成により上記の問題点が解消させ
ることになる。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、上記装置において、基板１として紙或
いは表面に水分の付着したプラスチックフィルム等を用
いる場合には、蒸着室２に基板１を搬入すると、真空中
で水分が蒸着するため、蒸着室２の真空度が低下して蒸
着レートが下がるという問題があった。また、適当な水
分量まで乾燥していない基板は、蒸着材８が付き易いと
はいえなかった。さらに、いわゆるごけと浴称される局
部的な蒸着不良部が発生する問題があった。

この為、従来では、水分を含む基板１を蒸着前に乾燥
して、水分量２〜３％程度にするための別工程を設ける
こともあった。

ところが、別工程であるため、工数増加、コストアッ
プとなるばかりか、乾燥速度が遅いため時間がかかり、
生産性が低い問題があった。例えば、通常の大気中の平
衡水分は７〜８％であり、通常の紙ドライヤでは高水分
を７〜８％までは高速に乾燥できるものの、それ以上に
はなかなか乾燥が進まないので、蒸着に適当とされる２
〜３％の水分量に乾燥させるのに長時間を要していた。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであ
り、乾燥工程を別工程とすることなく、蒸着工程に連続
した工程として実施することのできる連続真空蒸着装置
を提供することを目的とするものである。

＜課題を解決するための手段＞斯かる目的を達成する本発明の構成は３本１組のシー
ルロールによって仕切られる複数の圧力室よりなり、各
圧力室内には誘導体である基板をシールロールに巻き付
けるデフレクタロールを有するシール装置と、前記基板
の接着、切断手段を付帯し前記基板を前記シール装置へ
搬入するアンコイラと、前記基板の接着、切断手段を付
帯し前記基板を前記シール装置から搬出するコイラと、
上方に位置する冷却ロールとの間にチャンネル及びエッ
ジマスクを有し、長尺状の蒸着材収納容器を内装する蒸
着室とを具備してなる連続真空蒸着装置において、前記
圧力室から蒸着室に導かれる前記基板を誘電加熱により
乾燥させる誘電加熱装置を前記圧力室に設け、かつ、前
記誘電加熱装置は、平板電極を有すること特徴とする。
また、前記誘電加熱装置は、前記平板電極に代えて、格
子状電極を有しても良く、更に、前記誘電加熱装置は、
ベルトコンベアを利用したトンネル型オーブン方式であ
ること、或いは、誘電加熱室に折れ曲がり導波管を設置
するようにしても良い。

＜作用＞一般に、水は誘電体あるから、第15図（ａ）に示すよ
うにその内部でプラスのイオンと、その近傍に束縛され
たマイナスの電子が対をなしており、全体としては電界
は存在しない状態となっている。

ここに、第15図（ｂ）に示すように強い電界が与えら
れると、イオンと電子の対が電界の方向に整列し、この
電界が同図（ｃ）に示すように逆となると、イオンと電
子の対も逆の配置に変わる。このように、交番電界の印
加により、分子内で双極子の回転や振動が発生し、その
内部摩擦により発熱する。その時、誘電体中で熱に変わ
る電力損失は次式で与えられる。

ここで、ｆは誘電加熱の周波数〔Hz〕、Ｅは電界強
度、ε_ｒとtanδはそれぞれ物質の誘電率と誘電正接を
示す。この式から明らかなように、発生する熱量は、誘
電加熱の周波数に比例し、損失計数（ε_rtanδ）に比例
する。

従って、高周波誘電加熱装置を通過した基板に含まれ
る水分は、その表面のみならずその内部まで上記（１）
式に示すように発熱して、温度上昇し、ついには蒸発す
る。しかも、真空中であるため、水分が蒸発しやすく、
早く乾くことになる。

＜実施例＞以下、本発明を、図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図に本発明の第１の実施例を示す。同図に示すよ
うにその装置では入側シール装置と出側シール装置を一
体化したシール室14を設けることにより、シールロール
を減少させて排気量を減少させるようにしている。即
ち、蒸着室２に対して、３本１組のシールロール115a,1
15b,115c,115dによって仕切られる複数の圧力室116a,11
6b,16c,116dを連続的に設け、３本１組のシールロール1
15a〜115dの２か所のロール間隙間の内の一方に、大気
中から蒸着室２へ導かれる基板１を通板させると共にそ
の他方に蒸着室２から大気中へ排出される基板１を通板
させるようにしている。各圧力室116a〜116dは、それぞ
れ排気ポンプユニット29に接続され、所定の圧力勾配と
なるように調圧されている。また、各圧力室116a〜116d
には、それぞれデフレクタロール117a,117b,117c,117d
を設けて基板１を巻き付けることにより、基板１のバタ
つきを抑えている。基板１は、アンコイラ19より巻き出
されて、上記圧力室116a〜116dを経て蒸着室２で蒸着さ
れ、その後コイラ20で巻き取られる。アンコイラ19は二
つの巻出リール６を旋回自在に設けたものであり、押付
ロール21、切断機22を備えている。コイラ20は二つの巻
取リール５を旋回自在に設けたものであり、押付ロール
21、切断機22を備えている。

更に、本実施例では、誘電加熱室34を追加したことに
特徴がある。即ち、圧力室116dに連続して誘電加熱室34
が設けられており、圧力室116dに搬入された基板１が複
数の案内ロール33で誘電加熱室34に案内された後に、蒸
着室２に導かれるようになっている。誘電加熱室34内に
は、複数の平板電極37が相互に平行に配置されており、
これらの平板電極37は高圧電源32に電気回路的に接続さ
れている。その電気回路を第２図に示す。同図に示すよ
うに、平板電極37の間に誘電体38として基板１を挿入す
ると機能的にはコンデンサと同等であり、誘電体38に強
い磁界を加えるためには、平板電極37を大電力の発生す
る高周波発振回路の共振用コンデンサとして構成するよ
う、平板電極37を整合素子36、発振用真空管39及びチョ
ーク35を介して高圧電源32に接続した。このため、高圧
電源32から電流が供給されると、平板電極37との間で共
振し、誘電体38である基板１には強い交番電界が加わる
ことになり、分子内の双極子の内部摩擦により発熱す
る。従って、基板１の温度が上がり、適度に乾燥するこ
とになる。又、基板１の温度が上がりすぎることがある
ので、冷却ロール30を設置して、蒸着室２に入る基板１
の温度を調整するようにしている。

上記実施例では、平板電極37を用いていたが、電極板
の形状は加熱する物質の形状や用途に応じて、各種の変
形が可能である。例えば、第３図に示すように、格子状
の電極31を用いるようにしても良い。このようにする
と、基板１から発生する蒸気が逃げやすく、発生蒸気量
が多いときに有利である。このように、電極板の構造の
決定が高周波加熱の場合の主たる技術であるが、高周波
発振機の中心である真空管は、大電力で高い周波数の発
振が可能なものでなければならず、例えば、放送用送信
管として開発された三極真空管を用いればよい。

次に、本発明の第２の実施例について、第４図及び第
５図を参照して詳細に説明する。

本実施例では、ベルトコンベアを利用したトンネル型
オーブン方式の誘電加熱室134を設けたものである。即
ち、誘電加熱室134内に、基板１を移動させるベルトコ
ンベア132が設置されると共にこのベルトコンベア132を
覆うトンネル型アプリケータ133が配置されている。こ
のトンネル型アプリケータ133には、マイクロ波電源
（図示省略）が接続され、マイクロ波131が照射されて
いる。このため、トンネル型アプリケータ133に、ベル
トコンベア132により案内された基板１は、そのマイク
ロ波131により強い交番電界が加わることになり、分子
内の双極子の内部摩擦により発熱する。従って、基板１
の温度が上がり、適度に乾燥することになる。このよう
に、トンネル型オーブン方式では、基板１が移動するた
め、均一加熱は比較的容易であるが、更にスターラを用
いるようにしてもよい。また、多数のマイクロ波オーブ
ンを用いる場合には、トンネル型アプリケータ133に結
合する方向を互いに直交させて、電界の方向を色々に変
化させれば、より一層均一な加熱が可能になる。トンネ
ル型オーブンにおいて、もっとも重要な部分はアプリケ
ータ133の出入口の開口部である。電波漏洩防止の必要
があるからである。電波漏洩防止の方法には、大別して
二つの方法がある。その一つは、チョークのようなイン
ピーダンス不整合部を設けて、ここで電波を内部に反射
させる方法であり、開口の幅が広いときは余り有効でな
いことが多い。もう一つは、開口部に長い導入部を設け
てこの部分に電波吸収体を装着し、外部に洩れるマイク
ロ波131を吸収させるようにしたものである。

その他の構成は、前述した第１の実施例と同様であ
り、同様の作用、効果を奏する。

第６図及び第７図は、本発明の第３の実施例を示すも
のである。本実施例では、誘電加熱室234に折れ曲がり
導波管231を設置したものである。即ち、基板１の進行
方向に沿って導波管231を折り曲げてその一端を閉塞
し、他端からマイクロ波232を導入するようにした。こ
こで、導波管231には、電波の進行方向に沿って、それ
ぞれ細い開口を設け、そこに薄い基板１を通すようにし
ている。このように、導波管231は繰り返して折り返さ
れているので、その管中央部が最も電界が強く、その中
に基板を通過させると、能率良く加熱することが出来
る。特に、基板が紙等のように薄い場合には、前記実施
例のようなトンネル型オーブンでは十分に製造がとれず
加熱効率が低いことが多いが、本実施例のように折り返
し導波管231を用いると効率よく加熱することが出来
る。

その他の構成は、前述した実施例と同様であり、同様
の作用効果を奏する。

第８図及び第９図は本発明の第４の実施例に関するも
のである。両図に示すように、本実施例では圧力116d内
に、隔壁332を千鳥状に設置することにより、全体とし
て折れ曲がり導波管流路330とすると共にその導波管流
路330にマイクロ波発生装置（図示省略）を接続したも
のである。第10図に示すように隔壁332には電波の進行
方向に沿って細い開口がそれぞれ設けられており、その
中に薄い基板１を通過させるようにしている。従って、
マイクロ波がマイクロ波発生装置より折れ曲がり導波管
流路330に導入されると、その管中央部が最も電界が強
くなり、効率よく基板１が加熱されることになる。

その他の構成は、前述した実施例と同様であり、同様
の作用効果を奏するものである。

＜発明の効果＞以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本
発明は基板を蒸着する前に、基板を誘電加熱により適切
に乾燥させるので、蒸着室の真空度を低下させることも
なく、蒸着不良部の発生を抑えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第１の実施例にかかる誘電加熱装置の電気回路
の説明図、第３図は格子状の電極の斜視図、第４図は本
発明の第２の実施例を示す構成図、第５図はトンネル型
オーブン方式の説明図、第６図は本発明の第３の実施例
を示す構成図、第７図は折れ曲がり導波管の斜視図、第
８図は本発明の第４の実施例を示す構成図、第９図は第
８図中IX−IX線矢視図、第10図は折れ曲がり導波管流路
の斜視図、第11図は従来の真空蒸着装置の蒸着室の断面
図、第12図は従来の連続真空蒸着装置の断面図、第13図
は先願にかかる連続真空蒸着装置の断面図、第14図は先
願にかかる連続真空蒸着装置の蒸着室の断面図、第15図
（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ本発明の加熱作用の説明
図である。図面中、１は基板、２は蒸着室、３はデフレクタロール、４は冷却ロール、５は巻取リール、６は巻出リール、７は蒸着装置、８は蒸着材、９は蒸着材収納容器、 10は加熱装置、 11はエッジマスク、 14はシール装置、 17はチャンネル、 19はアンコイラ、 20はコイラ、 21は押し付けロール、 22は切断機、 32は高圧電源、 33はデフレクタロール、 34、134、234は誘電加熱室、 35はチョーク、 36は整流素子、 37は平板電極、 38は誘電体、 39は発振用真空管、 115a〜115dはシールロール、 116a〜116dは圧力室、 117a〜117dはデフレクタロール、 131、232、331はマイクロ波、 132はベルトコンベア、 133はトンネル型アプリケータ、 231は折れ曲がり導波管、 330は折れ曲がり導波管流路、 332は隔壁である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３本１組のシールロールによって仕切られ
る複数の圧力室よりなり、各圧力室内には誘電体である
基板をシールロールに巻き付けるデフレクタロールを有
するシール装置と、前記基板の接着、切断手段を付帯し
前記基板を前記シール装置へ搬入するアンコイラと、前
記基板の接着、切断手段を付帯し前記基板を前記シール
装置から搬出するコイラと、上方に位置する冷却ロール
との間にチャンネル及びエッジマスクを有し、長尺状の
蒸着材収納容器を内装する蒸着室とを具備してなる連続
真空蒸着装置において、前記圧力室から前記蒸着室に導
かれる前記基板を誘電加熱により乾燥させる誘電加熱装
置を前記圧力室に設け、かつ、前記誘電加熱装置は、平
板電極を有することを特徴とする連続真空蒸着装置。
【請求項２】前記誘電加熱装置は、前記平板電極に代え
て、格子状電極を有することを特徴とする請求項１記載
の連続真空蒸着装置。
【請求項３】前記誘電加熱装置は、ベルトコンベアを利
用したトンネル型オーブン方式であることを特徴とする
請求項１記載の連続真空蒸着装置。
【請求項４】前記誘電加熱装置は、誘電加熱室に折れ曲
がり導波管を設置したことを特徴とする請求項１記載の
連続真空蒸着装置。